第二章 燃燒和大氣污染擴(kuò)散ppt課件

1、大氣污染控制及設(shè)備運(yùn)行第二章 燃燒與大氣污染擴(kuò)散 要求要求 了解燃料燃燒過程及主要污染物形成機(jī)制了解燃料燃燒過程及主要污染物形成機(jī)制 掌握影響大氣污染擴(kuò)散的因素及煙氣在大氣中的擴(kuò)散模式掌握影響大氣污染擴(kuò)散的因素及煙氣在大氣中的擴(kuò)散模式 理解廠址選擇和煙囪高度的計(jì)算理解廠址選擇和煙囪高度的計(jì)算 重點(diǎn)重點(diǎn) 燃燒過程中污染物的排放量的計(jì)算燃燒過程中污染物的排放量的計(jì)算 應(yīng)用煙氣在大氣中的擴(kuò)散模式進(jìn)行計(jì)算應(yīng)用煙氣在大氣中的擴(kuò)散模式進(jìn)行計(jì)算 煙囪高度的設(shè)計(jì)煙囪高度的設(shè)計(jì) 難點(diǎn)難點(diǎn) 煙氣在大氣中擴(kuò)散的計(jì)算煙氣在大氣中擴(kuò)散的計(jì)算燃料種類燃料種類天然天然加工加工非常規(guī)非常規(guī)常規(guī)常規(guī)氣體氣體液體液體固體固體按來

2、源按來源按使用多少按使用多少按物態(tài)按物態(tài)一、燃燒概述第第1講講 燃燒技術(shù)基礎(chǔ)燃燒技術(shù)基礎(chǔ)一、燃燒概述一、燃燒概述煤的種類泥煤泥煤褐煤褐煤煙煤煙煤無煙煤無煙煤 煤的化學(xué)組成：通常用煤的化學(xué)組成：通常用C、H、O、N、S等元等元素及素及A和和W的百分?jǐn)?shù)來表示的百分?jǐn)?shù)來表示 。固體燃料 液體燃料液體燃料液體燃料 分類分類 天然的液體燃料天然的液體燃料 （石油）（石油）人為加工的液體燃料人為加工的液體燃料 汽油汽油 煤油煤油 柴油柴油 重油重油 組成組成 ：主要組成是烷烴、烯烴、芳香烴和環(huán)烷烴：主要組成是烷烴、烯烴、芳香烴和環(huán)烷烴 一、燃燒概述 氣體燃料氣體燃料 由可燃性氣體組成的燃料稱為氣體由可燃性

3、氣體組成的燃料稱為氣體燃料。氣體燃料屬于清潔燃料，是防止燃料。氣體燃料屬于清潔燃料，是防止大氣污染的理想燃料，大氣污染的理想燃料， 主要包括天然主要包括天然氣、液化石油氣氣、液化石油氣(LPG)、裂化石油氣和、裂化石油氣和焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣。 一、燃燒概述二、燃料燃燒過程二、燃料燃燒過程 1.燃燒的定義 燃燒是指可燃物質(zhì)與空氣或氧氣發(fā)生化燃燒是指可燃物質(zhì)與空氣或氧氣發(fā)生化學(xué)反并伴有光和熱量產(chǎn)生的過程。學(xué)反并伴有光和熱量產(chǎn)生的過程。 熄滅熄滅 完全燃燒完全燃燒 （熱能轉(zhuǎn)化率高，污染物少）（熱能轉(zhuǎn)化率高，污染物少）不完全燃燒熱能轉(zhuǎn)化率低，污染物多）不完全燃燒熱能轉(zhuǎn)化率低，污染物多）2. 燃料完全燃

4、燒的條件完全燃燒的條件適量的空氣適量的空氣 足夠的溫度足夠的溫度 （溫度）（溫度）必要的燃燒時(shí)間必要的燃燒時(shí)間 （時(shí)間）（時(shí)間）燃料與空氣的充分混合湍流燃料與空氣的充分混合湍流 ）“三三T” 二、燃料燃燒過程三、燃燒過程中主要污染物形成機(jī)制三、燃燒過程中主要污染物形成機(jī)制 燃料燃燒過程產(chǎn)生的大氣污染物主要是煙塵、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、金屬氧化物、碳?xì)浠衔锛岸喹h(huán)有機(jī)物POM等。污染物的形成與燃料的種類及燃燒條件有密切關(guān)系。 1. 煙塵的形成機(jī)制 形成機(jī)制： 如果燃燒時(shí)空氣分配不均勻，則在空氣不足的如果燃燒時(shí)空氣分配不均勻，則在空氣不足的地方產(chǎn)生大量未燃燒的炭粒，在高溫下熱解生成多地方產(chǎn)

5、生大量未燃燒的炭粒，在高溫下熱解生成多環(huán)化合物黑煙）。環(huán)化合物黑煙）。 影響因素：影響因素： 燃煤煙氣中的飛灰濃度和粒徑與煤質(zhì)、燃煤煙氣中的飛灰濃度和粒徑與煤質(zhì)、燃燒方式、煙氣流速、爐排和爐膛熱負(fù)荷、燃燒方式、煙氣流速、爐排和爐膛熱負(fù)荷、鍋爐結(jié)構(gòu)及運(yùn)行負(fù)荷等多種因素有關(guān)。鍋爐結(jié)構(gòu)及運(yùn)行負(fù)荷等多種因素有關(guān)。 三、燃燒過程中主要污染物形成機(jī)制2. 硫氧化物的形成機(jī)制 元素硫的燃燒: 硫化物的燃燒硫化物的燃燒 ：有機(jī)硫的燃燒：有機(jī)硫的燃燒： 22SOOS322SOO21SO232228SOO2Fe11OFeS42SO 的轉(zhuǎn)化：42223223HCCHSHCHSCHCHCHO2H2SO3OS2H222

6、2三、燃燒過程中主要污染物形成機(jī)制3.氮氧化物的形成機(jī)制 燃燒過程形成的燃燒過程形成的NOx分為二類分為二類 ：燃料型燃料型NOx ：燃料中的固定氮生成的：燃料中的固定氮生成的NOx 熱力型熱力型NOx ： 大氣中的氮在高溫下被氧化生成大氣中的氮在高溫下被氧化生成 降低燃燒溫度，減少煙氣在高溫區(qū)停留時(shí)降低燃燒溫度，減少煙氣在高溫區(qū)停留時(shí)間，有利于降低煙氣中間，有利于降低煙氣中NOx濃度，減少濃度，減少NOx對對大氣的污染。大氣的污染。三、燃燒過程中主要污染物形成機(jī)制四、燃燒過程污染物排放量的計(jì)算四、燃燒過程污染物排放量的計(jì)算 1. 燃燒所需理論空氣量的計(jì)算（1理論空氣量理論空氣量 定義：單位質(zhì)

7、量的燃料按燃燒反應(yīng)方程式定義：單位質(zhì)量的燃料按燃燒反應(yīng)方程式 完全燃燒所需要的空氣量稱為理論完全燃燒所需要的空氣量稱為理論 空氣量，以空氣量，以 表示。它取決于燃表示。它取決于燃料料 的組成，可由燃燒反應(yīng)方程式計(jì)算。的組成，可由燃燒反應(yīng)方程式計(jì)算。0aV建立燃燒反應(yīng)方程式的假定： 空氣僅由氮和氧組成，其體積分?jǐn)?shù)為79 213.76； 燃料中的固定態(tài)氧參與燃燒反應(yīng)； 燃料中的硫主要被氧化為二氧化硫； 計(jì)算理論空氣量時(shí)，忽略NOx的生成量； 燃料的化學(xué)組成式為CxHySzOw，其中x、y、z、w分別代表碳、氫、硫和氧的原子數(shù)。 理論空氣量理論空氣量 為：為： )1632008. 112/(2476

8、. 44 .220awzyxwzyxV)1632008. 112/()24(6 .106wzyxwzyx0aV(2)空氣過剩系數(shù) 燃料在燃燒裝置中燃燒時(shí)，只供給理論空氣量是很難使燃料燃燒完全，為了使燃料能夠完全燃燒，實(shí)際上供給空氣量應(yīng)多于理論空氣量，實(shí)際供給的空氣量Va ）與理論空氣量（ ）的 比值稱為空氣過剩系數(shù)。即：0aaVV0aV(3) 空燃比 ： 2222247.52NO2HCO7.52N2OCHAF 空燃比是指單位質(zhì)量燃料完全燃燒所需要的空燃比是指單位質(zhì)量燃料完全燃燒所需要的空氣質(zhì)量，可由燃燒方程式直接求得。例如甲烷空氣質(zhì)量，可由燃燒方程式直接求得。例如甲烷在理論空氣下完全燃燒：在理

9、論空氣下完全燃燒：則空燃比則空燃比2 .171619 .28211002AF(4)理論空氣量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 5 . 010187. 401. 1310aQV210187. 485. 0310aQV310a10187. 4875. 0QV25. 010187. 409. 1310aQV若知道燃料的熱值，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式估算理論空氣量：若知道燃料的熱值，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式估算理論空氣量： (固體燃料固體燃料) (液體燃料液體燃料) ( 氣體燃料氣體燃料,當(dāng)當(dāng)Q12561kJ/Nm3 )(氣體燃料氣體燃料,當(dāng)當(dāng)Q 12561kJ/Nm3 )02. 010187. 4105. 1310aQV（天然氣）（

10、天然氣） 2.煙氣量 (1)理論煙氣量與實(shí)際煙氣量 燃料燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳等煙氣體積，稱為煙氣量。 理論煙氣量理論煙氣量 ：在供給理論空氣量（：在供給理論空氣量（ ）條條 件下，燃料完全燃燒產(chǎn)生的煙件下，燃料完全燃燒產(chǎn)生的煙 氣體積，以氣體積，以 表示。表示。 10fgV實(shí)際煙氣量實(shí)際煙氣量 ：實(shí)際煙氣量等于理論煙氣量與：實(shí)際煙氣量等于理論煙氣量與 過?？諝饬恐?，即過?？諝饬恐?，即 0a0fgfg) 1(VVV四、燃燒過程污染物排放量的計(jì)算四、燃燒過程污染物排放量的計(jì)算 例例2-1某燃燒設(shè)備用重油作燃料，重油成分按質(zhì)量分某燃燒設(shè)備用重油作燃料，重油成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：數(shù)為：C 88. 3%

11、，H 9.5%，S 1.6%，H2O 0.5%，灰分，灰分 0.1%。求燃燒。求燃燒1kg重油所需要的理論空氣量。重油所需要的理論空氣量。解：解： 已知已知1kg重油中各成分的含量如下：重油中各成分的含量如下：質(zhì)量質(zhì)量/g物質(zhì)的量物質(zhì)的量需氧量需氧量CHSH2O8839516573.5800.523.7573.580.2780.595所需理論空氣量為所需理論空氣量為 73.58+23.75+0.5=97.83mol/kg97.83 （1+3.76）=即即465.67 22.4/1000=465.67/mol kg310.43/Nmkg一公斤重油經(jīng)元素分析結(jié)果如下：一公斤重油經(jīng)元素分析結(jié)果如下：

12、C 85.5%，H 11.3%，O 2%，N 0.2%，S 1%。求解下列問題：。求解下列問題：（1一千克重油所需理論空氣量、理論煙氣量一千克重油所需理論空氣量、理論煙氣量（2該煙氣中該煙氣中SO2的濃度，的濃度，CO2的最大濃度；的最大濃度；（3當(dāng)當(dāng)a=1.1時(shí)的空氣量和產(chǎn)生的煙氣量。時(shí)的空氣量和產(chǎn)生的煙氣量。解：解：元素元素質(zhì)量質(zhì)量/g物質(zhì)的量物質(zhì)的量/mol需氧氣數(shù)需氧氣數(shù)/molCHSH2O85.5113-2.51022.571.2555.250.31251.2571.25練習(xí)27.6250.31250(1)理論空氣量：理論空氣量：74.25+27.625+0.3125=99.1875

13、mol/kg設(shè)干空氣設(shè)干空氣O2：N2=1：3.76，則理論空氣量，則理論空氣量99.1875*4.78=474.12mol/kg煙氣組成為煙氣組成為CO2 71.25mol，H2O 55.25+1.25=56.5mol，SO2 0.3125mol，N2 3.78*99.1875=374.93mol理論煙氣量理論煙氣量 71.25+56.5+0.3125+374.93=502.99mol/kg。即。即502.99*22.4/1000=11.27立方米立方米N/kg（2干煙氣量為干煙氣量為502.99-56.5=446.49mol/kgSO2百分比濃度為百分比濃度為 0.3125/446.49*

14、100%=0.07%空氣燃燒時(shí)空氣燃燒時(shí)CO2存在最大濃度存在最大濃度71.25/446.49*100%=15.96%（3過?？諝鉃檫^?？諝鉃?0%時(shí)，所需空氣量為時(shí)，所需空氣量為1.1*10.62=11.68立方米立方米N/kg產(chǎn)生煙氣量為產(chǎn)生煙氣量為11.267+0.1*10.62=12.33立方米立方米N/kg(2) 煙氣的體積和密度校正 燃燒過程的溫度和壓力一般是在高于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)273K，1atm下進(jìn)行的，在進(jìn)行煙氣體積和密度計(jì)算時(shí)，為了便于比較應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。大多數(shù)煙氣可以視為理想氣體，因此可以用理想氣體的有關(guān)方程式進(jìn)行換算。 nsssnnTPTPsnsnsnTPVTPV(3)過?？?/p>

15、氣校正 實(shí)際燃燒過程是在空氣過剩情況下進(jìn)行的，因此實(shí)際煙氣量大于理論煙氣量，用奧氏氣體分析儀測定煙氣中CO2、O2和CO等含量，可以確定燃燒設(shè)備運(yùn)行中的煙氣成分和空氣過剩系數(shù)。 考慮過?？諝庑Ｕ髮?shí)際煙氣量的計(jì)算為：考慮過剩空氣校正后實(shí)際煙氣量的計(jì)算為：0a0fgfg) 1(VVV3.污染物排放量的計(jì)算污染物排放量的計(jì)算 計(jì)算燃燒過程產(chǎn)生的污染物排放量，通常有兩種方法：實(shí)測法和預(yù)測法。例2-2某電廠煙氣溫度為473K，壓力等于105000Pa，濕煙氣量 =10400m3/min，水汽的體積分?jǐn)?shù)為6.25%，CO210.7%， O28.2%，不含CO。排放的污染物質(zhì)量流量是22.7kg/min。

16、求：(1)污染物排放的質(zhì)量速率單位：t/d）；(2)污染物在干煙氣中的濃度；(3)煙氣的空氣過剩；(4)空氣過剩系數(shù)1.8時(shí)，污染物在煙氣中的濃度。fgV四、燃燒過程污染物排放量的計(jì)算 解：（1每天排放的質(zhì)量速率為 ：t/d9 .321000kgtdh24hmin60minkg7 .22（2測定操作條件下的干煙氣量：測定操作條件下的干煙氣量：9750)0625.01 (10400，單位為mg/m3 測定條件下干煙氣中污染物的質(zhì)量濃度：測定條件下干煙氣中污染物的質(zhì)量濃度： 2 .23289750/107 .226C，單位為m3/min 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的質(zhì)量濃度：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的質(zhì)量濃度：3nnnmg/m

17、7 .4216273969304731013252 .2328PTTPCC （3空氣過剩系數(shù)613. 12 . 81 .81266. 02 . 81O0.266NO12p2p2p（4空氣過剩系數(shù)空氣過剩系數(shù) 時(shí)的污染物濃度時(shí)的污染物濃度近似校正如下：近似校正如下： 8 .13m/mg6 .37788 . 1613. 17 .42168 . 1實(shí)實(shí)校CC大氣污染控制及設(shè)備運(yùn)行第二章 燃燒與大氣污染擴(kuò)散 第2講 影響大氣污染物擴(kuò)散的因素一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響 1.風(fēng)對大氣污染物擴(kuò)散和輸送的影響風(fēng)向風(fēng)向 :風(fēng)向影響污染物的水平遷移擴(kuò)散方向，風(fēng)向影響污染物的水平遷移擴(kuò)散方向， 總是不斷將污

18、染物向下風(fēng)方向輸送，污總是不斷將污染物向下風(fēng)方向輸送，污 染區(qū)總是分布在下風(fēng)方向上，高污染濃染區(qū)總是分布在下風(fēng)方向上，高污染濃 度常出現(xiàn)在大污染源的下風(fēng)向。度常出現(xiàn)在大污染源的下風(fēng)向。 風(fēng)速風(fēng)速 :污染物在大氣中的濃度與平均風(fēng)速成反污染物在大氣中的濃度與平均風(fēng)速成反 比，風(fēng)速增大比，風(fēng)速增大l倍，下風(fēng)向污染物濃度將倍，下風(fēng)向污染物濃度將 減小一半。風(fēng)對大氣污染物的影響發(fā)生減小一半。風(fēng)對大氣污染物的影響發(fā)生 在從地面起到污染物擴(kuò)散所及的各高度。在從地面起到污染物擴(kuò)散所及的各高度。 風(fēng)向和風(fēng)速風(fēng)向和風(fēng)速 風(fēng)玫瑰圖風(fēng)玫瑰圖某地區(qū)1988年的風(fēng)玫瑰圖。同心圓表示風(fēng)的頻率，例如，吹南風(fēng)的頻率約為11，其

19、中風(fēng)速大于10.82m/s的頻率約為1，風(fēng)速在3.355.41m/s的頻率為3.5左右。風(fēng)風(fēng)速速,m/s 風(fēng)速廓線模式 :風(fēng)速隨高度變化的曲線稱為風(fēng)速廓線風(fēng)速隨高度變化的曲線稱為風(fēng)速廓線 對數(shù)律風(fēng)速廓線模式對數(shù)律風(fēng)速廓線模式: 指數(shù)律風(fēng)速廓線模式指數(shù)律風(fēng)速廓線模式 :0*lnZZkmZZ)(11對數(shù)律風(fēng)速廓線模式*0lnuZukZ2. 湍流對大氣污染物擴(kuò)散的影響 大氣湍流：大氣的這種無規(guī)則的陣性和擺動(dòng)， 叫做大氣湍流。 如果大氣中只有風(fēng)而無湍流運(yùn)動(dòng)，則污染物在煙囪口被直接沖淡稀釋，污染物的擴(kuò)散速率很慢。低層大氣的運(yùn)動(dòng)具有湍流的性質(zhì)。大氣的湍流運(yùn)動(dòng)造成流場各部分的強(qiáng)烈混合，此時(shí)，流場中的污染物就

20、會(huì)因湍流的混合從高“位勢向低“位勢傳輸，進(jìn)行再分布。 一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響 3.大氣溫度層結(jié)與大氣污染 氣溫的垂直遞減率： 真實(shí)的大氣其溫度隨高度分布隨時(shí)間和空間而變化， dT/dZ ，稱為氣溫的垂直遞減率，也稱為氣溫的幾何梯度。 溫度層結(jié)曲線 ：氣溫的垂直分布，也可用坐標(biāo)曲線來表示，這種曲線稱為溫度層結(jié)曲線，簡稱溫度層結(jié)。 一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響 大氣中溫度層結(jié)的類型 ：遞減層結(jié)：遞減層結(jié)：中性層結(jié)：中性層結(jié)： d等溫層結(jié)等溫層結(jié) ：0逆溫：逆溫： 004.大氣穩(wěn)定度對大氣污染的影響 大氣穩(wěn)定度 的

21、定義： 大氣穩(wěn)定度是大氣對污染源排入其中的污染物擴(kuò)散能力的一種量度，它表示在鉛直方向上大氣的穩(wěn)定程度，即是否易于發(fā)生對流。 大氣穩(wěn)定度 的判別：氣團(tuán)法氣團(tuán)法 用層結(jié)曲線和狀態(tài)曲線的分布來判別用層結(jié)曲線和狀態(tài)曲線的分布來判別一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響 五種典型的煙云形式 ： 大氣穩(wěn)定度對煙流擴(kuò)散有很大影響，不同穩(wěn)定度導(dǎo)致從煙囪排出的煙云形狀不同。通常有五種典型的煙云形式。 波浪形翻卷形）波浪形翻卷形） 錐形錐形 扇形扇形(平展形平展形) 爬升形爬升形(屋脊形屋脊形) 漫煙形漫煙形(熏煙形熏煙形) 5. 輻射和云對大氣污染的影響 晴天白晝，特別是午后，太陽

22、輻射最強(qiáng)，地面強(qiáng)烈增溫，溫度層結(jié)是遞減的，大氣極不穩(wěn)定。睛夜，地面有效輻射大，地面降溫快，因而形成逆溫，大氣極為穩(wěn)定。日出日落后為轉(zhuǎn)換期，大氣接近中性狀態(tài)。 一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響 太陽輻射通過大氣時(shí)，分別受到大氣中的水汽、太陽輻射通過大氣時(shí)，分別受到大氣中的水汽、二氧化碳、微塵、氧和臭氧以及云滴、霧、冰二氧化碳、微塵、氧和臭氧以及云滴、霧、冰晶、空氣分子的吸收、散射、反射等作用，而晶、空氣分子的吸收、散射、反射等作用，而使投射到大氣上界的太陽輻射不能完全到達(dá)地使投射到大氣上界的太陽輻射不能完全到達(dá)地面面 假設(shè)大氣層頂?shù)奶栞椛涫羌僭O(shè)大氣層頂?shù)奶?/p>

23、輻射是100。那么太陽。那么太陽輻射通過大氣后發(fā)生散射、吸收和反射輻射通過大氣后發(fā)生散射、吸收和反射(反射反射云量反射表示云量反射表示)，向上散射占，向上散射占4，大氣吸收占，大氣吸收占21,云量吸收占云量吸收占3,云量反射占云量反射占23 30反射和散射回宇宙反射和散射回宇宙 20被大氣吸收被大氣吸收 50被地面吸收被地面吸收 云對輻射起屏障作用，它既阻擋白天的太陽輻射，又阻擋夜間地面向上的輻射，從而使垂直溫度梯度減小，使白天遞減和夜間逆溫均受到削弱。減弱的程度決定于云量的多少。陰天，溫度層結(jié)的晝夜變化幾乎消失，大氣接近中性狀態(tài)。低云低云2500米以下）米以下）中云中云2500-5000m）

24、高云高云5000m以上）以上）6. 天氣形勢與大氣污染 所謂天氣形勢，主要是指大范圍的氣壓分布狀況。而各種天氣現(xiàn)象和氣象條件都有其對應(yīng)的天氣形勢，所以與大氣污染有關(guān)的氣象因子也與天氣形勢相關(guān)。一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響一、氣象條件對大氣污染物擴(kuò)散的影響 二、下墊面對大氣污染物擴(kuò)散的影響 1. 城市下墊面對大氣污染物擴(kuò)散的影響城市下墊面的特點(diǎn)： (1)城市人口密集、工業(yè)集中，能耗水平高； (2)城市的覆蓋物如建筑、水泥路面等熱容 大，白天吸收太陽輻射熱，夜間放熱緩慢； (3)城市上空籠罩著一層煙霧和二氧化碳，使地 面有效輻射冷卻效應(yīng)減弱。1. 城市下墊面對大氣污染物擴(kuò)散的影響 熱島環(huán)流

25、: 由于城市溫度比鄉(xiāng)村高，氣壓比鄉(xiāng)村低，所以可以形成一股從周圍農(nóng)村吹向城市的特殊氣流，稱為“熱島環(huán)流”，即 “城市風(fēng)” .二、下墊面對大氣污染物擴(kuò)散的影響二、下墊面對大氣污染物擴(kuò)散的影響 2.地形對大氣污染物擴(kuò)散的影響 地形地物對污染物擴(kuò)散的影響主要是通過氣流地形地物對污染物擴(kuò)散的影響主要是通過氣流運(yùn)動(dòng)和氣溫的影響以改變煙氣的運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散。運(yùn)動(dòng)和氣溫的影響以改變煙氣的運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散。 山丘對大氣污染物擴(kuò)散影響的示意圖山丘對大氣污染物擴(kuò)散影響的示意圖 二、下墊面對大氣污染物擴(kuò)散的影響二、下墊面對大氣污染物擴(kuò)散的影響 山風(fēng)與谷風(fēng)的形成山風(fēng)與谷風(fēng)的形成 山谷與谷風(fēng)的形成機(jī)理及其危害山谷與谷風(fēng)的形成機(jī)理及其

26、危害三、水陸交界區(qū)對大氣污染物擴(kuò)散的影響三、水陸交界區(qū)對大氣污染物擴(kuò)散的影響大氣污染控制及設(shè)備運(yùn)行第二章 燃燒與大氣污染擴(kuò)散 第3講 煙氣在大氣中擴(kuò)散的計(jì)算一、大氣擴(kuò)散模式 1.高斯分布的假定條件 污染物濃度在污染物濃度在y、z軸上的分布符合高斯分布。軸上的分布符合高斯分布。 在全部空間中風(fēng)速是均勻的、穩(wěn)定的。在全部空間中風(fēng)速是均勻的、穩(wěn)定的。 源強(qiáng)是連續(xù)均勻的。源強(qiáng)是連續(xù)均勻的。 在擴(kuò)散過程中污染物質(zhì)量是守恒的。在擴(kuò)散過程中污染物質(zhì)量是守恒的。2.高斯模式的建立 無界條件下的高斯模式 有界條件下的高斯模式 222222exp2),(zyzyzyuQzyxC2222222)(exp2)(exp

27、2exp2),(zzyzyHzHzyuQHzyxC一、大氣擴(kuò)散模式一、大氣擴(kuò)散模式 二、幾個(gè)常用的大氣擴(kuò)散模式 1. 適用于高架連續(xù)點(diǎn)源 地面任意一點(diǎn)濃度地面任意一點(diǎn)濃度C(x，y，0，H)方式方式22222exp2exp),0,(zyzyHyuQHyxC 地面軸線濃度地面軸線濃度(或稱煙云中心線濃度或稱煙云中心線濃度) C(x，0，0，H)方式方式 222exp),0,0,(zzyHuQHxC1. 適用于高架連續(xù)點(diǎn)源 地面最大濃度即煙云中心線最大濃度）yzeHuQHxC2maxmax2), 0 , 0 ,(2maxHxxz 二、幾個(gè)常用的大氣擴(kuò)散模式二、幾個(gè)常用的大氣擴(kuò)散模式 2.地面連續(xù)點(diǎn)

28、源擴(kuò)散的高斯模式 地面連續(xù)點(diǎn)源模式可由高架連續(xù)點(diǎn)源模式, 令其有效源高H0，而得到: 地面軸線濃度 :22222exp2exp)0,(zyzyzyuQzyxCzyuQxC)0,0,0,(二、幾個(gè)常用的大氣擴(kuò)散模式二、幾個(gè)常用的大氣擴(kuò)散模式 3.傾斜煙云模式 對于粒徑大于對于粒徑大于10m的顆粒污染物，的顆粒污染物，由于其自身具有明顯重力沉降作用，將由于其自身具有明顯重力沉降作用，將使?jié)舛确植加兴淖?，這時(shí)可用下式求使?jié)舛确植加兴淖?，這時(shí)可用下式求地面濃度地面濃度 :22222)(exp2exp),0 ,(ztyzyuxvHyuQHyxC二、幾個(gè)常用的大氣擴(kuò)散模式二、幾個(gè)常用的大氣擴(kuò)散模式 高

29、斯擴(kuò)散模式使用條件 下墊面開闊、平坦，性質(zhì)一致； 擴(kuò)散物質(zhì)在擴(kuò)散過程中不發(fā)生衰減，與空氣無相對 運(yùn)動(dòng)，地面對污染物起全反射作用； 平均流場平直穩(wěn)定，平均風(fēng)向和風(fēng)速無顯著的時(shí)間 變化，平均風(fēng)速一般應(yīng)大于12m/s； 擴(kuò)散過程是在同一種溫度層結(jié)的氣層中進(jìn)行的； 主要適用小尺度擴(kuò)散過程，以不超過1020km宜。地面源（H=0）高架源（H 不為0 ）無界（任一點(diǎn)）C(x,y,z) 半無界（任一點(diǎn)）C(x,y,z) 地面點(diǎn)C(x,y,0) 地面軸線上點(diǎn)C(x,0,0) )22(exp22222zyzyzyuQ)2)(2(exp22222zyzyHzyuQ)22(exp2222zyzyzyuQ2)(exp

30、2)()exp2(exp2222222zzyzyHzHzyuQC)2(exp22yzyyuQ)22(exp2222zyzyHyuQzyuQ)2(exp22zzyHuQ產(chǎn)生煙云抬升有兩方面的原因產(chǎn)生煙云抬升有兩方面的原因 : 一是煙囪出口的煙云具有一是煙囪出口的煙云具有一定的初始動(dòng)量一定的初始動(dòng)量 二是由于煙溫高于周圍二是由于煙溫高于周圍氣溫而產(chǎn)生一定的浮力氣溫而產(chǎn)生一定的浮力此外，平均風(fēng)速、風(fēng)速垂直切此外，平均風(fēng)速、風(fēng)速垂直切變及大氣穩(wěn)定度等，對煙云抬變及大氣穩(wěn)定度等，對煙云抬升都有影響。由于影響煙云拾升都有影響。由于影響煙云拾升的因素多而復(fù)雜，所以還沒升的因素多而復(fù)雜，所以還沒有一個(gè)通用的計(jì)

31、算公式。有一個(gè)通用的計(jì)算公式。1.煙氣的熱釋放率煙氣的熱釋放率選用抬升公式時(shí)首先需要考慮煙氣的排放因素，計(jì)算選用抬升公式時(shí)首先需要考慮煙氣的排放因素，計(jì)算出煙氣的熱釋放率。煙氣的熱釋放率是指單位時(shí)間內(nèi)出煙氣的熱釋放率。煙氣的熱釋放率是指單位時(shí)間內(nèi)向環(huán)境釋放的熱量，即：向環(huán)境釋放的熱量，即：NphTQCQvsahQTTPQ5.3這里 Pa大氣壓力，（KPa ）。這里這里 T T 是煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值是煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值, QN , QN 是煙氣折合成是煙氣折合成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積流量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積流量NM3/sNM3/sCP CP 是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的定壓熱是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的定壓熱容容( =1

32、.298 KJ/( =1.298 KJ/度度.NM3).NM3)。當(dāng)煙氣以實(shí)際出口溫度。當(dāng)煙氣以實(shí)際出口溫度TsTs K K 時(shí)的時(shí)的排煙流量排煙流量Qv m3/s Qv m3/s 表示時(shí)，熱釋放率的計(jì)算公式為：表示時(shí)，熱釋放率的計(jì)算公式為： 三、煙云抬升高度的計(jì)算三、煙云抬升高度的計(jì)算三、煙云抬升高度的計(jì)算 2.有效源高 煙囪的有效高度H應(yīng)為煙囪幾何高度Hs與煙云抬升高度H之和。HHHs只要能確定煙氣抬升高度只要能確定煙氣抬升高度H，則有效，則有效源高就可計(jì)算出來。因此，確定煙氣源高就可計(jì)算出來。因此，確定煙氣抬升高度是計(jì)算有效源高的關(guān)鍵。抬升高度是計(jì)算有效源高的關(guān)鍵。 （1霍蘭德Holland公式 :)108.95.1(17.25.1H6QdvudTTTudvHssass 適用于中性大氣條件，用于非中性大氣條適用于中性大氣條件，用于非中性大氣條件時(shí)，霍蘭德建議作一定修正件時(shí)，霍蘭德建議作一定修正 。（2我國(GB/T1320191)“制定地方大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法中推薦的抬升方式 ： 當(dāng)煙氣熱排放率 2100kJ/s，且 35K時(shí)： HQTuHQnHnn/21sH0svaH35.0TTQPQ 當(dāng)1700kJ/s 2100kJ/s時(shí)，煙氣抬升高度按下式計(jì)算HQ400